весьма заманчиво выглядит идея размещения наноробота лишь в одной клетке после чего он сам обеспечит свое размножение и распространение по многоклеточному организму.
Один из подходов к решению этой проблемы заключается в использовании вирусов и бактерий в качестве носителей нанороботов. Кроме того, для обеспечения перемещения между клетками и межклеточного обмена сигналами можно попытаться использовать гибридные и неорганические нанороботы. Одним из ключей к решению этой проблемы могут стать коллективные ритмы многоклеточных систем. Феномен коллективных ритмов наблюдается у живых организмов на всех уровнях (см.,
например, [1150] – [1154]). Период коллективных ритмов может колебаться от доли секунды до нескольких лет. Предложено несколько моделей и теорий, объясняющих феномен коллективных ритмов (см. [1151], [1155] – [1172]). Особое направление составляют вопросы исследования коллективных ритмов подвижных клеток (см.
[1158], [1162], [1163], [1168], [1171]). Доказано, что межклеточные сигналы в популяции клеток существенны для глобального обмена информацией как у прокариотов, так и у эукариотов (см. [1173], [1174]). Однако сигнальные системы многоклеточных и одноклеточных организмов существенно отличаются (см. [1156], [1172], [1175]). С точки зрения возможности управления межклеточным обменом информацией представляет интерес тот факт, что у всех подвижных клеток межклеточный обмен информацией осуществляется при помощи специальных сигнальных молекул (см. [1158], [1162], [1163], [1168]).
Литература
1.Liu Y., Flood A.H., Bonvallet P.A., Vignon S.A., Northrop B.H., Tseng H.-R., Jeppesen J.O., Huang T.J., Brough B., Baller M., Magonov S., Solares S.D., Goddard W.A., Ho C.-M., Stoddart J.F. // J. Am. Chem. Soc. 2005. V.127. P.9745.
2.Berna J., Leigh D.A., Lubomska M., Mendoza S.M., Perez E.M., Rudolf P., Teobaldi G., Zerbetto F. // Nat. Mater. 2005. V.4. P.704.
3.Eelkema R., Pollard M.M., Vicario J., Katsonis N., Ramon B.S., Bastiaansen C.W.M., Broer D.J., Feringa B.L. // Nature. 2006. V.440. P.163.
76
4.Schoevaars A. M. et al. Toward a switchable molecular rotor // J. Org. Chem. 1997. V.62. P.4943-4948.
5.Koumura N., Zijlstra R.W.J., van Delden R.A., Harada N., Feringa B.L. Lightdriven monodirectional molecular rotor // Nature. 1999. V.401. P.152-155.
6.Pollard M.M., Klok M., Pijper D., Feringa B.L. Rate Acceleration of Light-Driven Rotary Molecular Motors // Adv. Funct. Mater. 2007. V.17. P.718–729.
7.Yang X., Wenzler L.A., Qi J., Li X., Seeman N.C. Ligation of DNA Triangles Containing Double Crossover Molecules // Journal of the American Chemical Society. 1998. V.120. P.9779-9786.
8.Seeman N.C. DNA Nicks and Nodes and Nanotechnology // NanoLetters. 2001. V.1. P.22-26.
9.Clayden J., Pink J. H. Concerted rotation in a tertiary aromatic amide: towards a simple molecular gear // Angew. Chem. Int. Edn Engl. 1998. V.37. P.1937-1939.
10.Huck N.P.M., Jager W.F., de Lange B., Feringa B.L. Dynamic control and amplification of molecular chirality by circularly polarized light // Science. 1996. V.273. P.1686-1688.
11.Beyer S., Nickels P., Simmel F.C. Periodic DNA Nanotemplates Synthesized by Rolling Circle Amplification // NanoLetters. 2005. V.5. P.719-722.
12.Bissell S. A., Cordova E., Kaifer A. E., Stoddart J.F. A chemically and electrochemically switchable molecular shuttle // Nature. 1994. V.369. P.133-136.
13.Balzani V., Credi A., Raymo F.M., Stoddart J.F. // Angew. Chem. Int. Ed. 2000. V.39. P.3348.
14.Special Issue on Molecular Machines. Acc. Chem. Res. 2001. V.34.
15.Special Volume on Molecular Machines and Motors. Struct. Bond. 2001. V.99.
16.Balzani V., Credi A., Venturi M. Molecular Devices and Machines—A Journey into the Nano World. Wiley-VCH, Weinheim, 2003.
17.Elizarov A.M., Chiu S.H., Stoddart J.F. // J. Org. Chem. 2002. V.67. P.9175.
18.Tseng H.R., Vignon S.A., Stoddart J.F. // Angew. Chem. Int. Ed. 2003. V.42. P.1491.
19.Keaveney C.M., Leigh D.A. // Angew. Chem. Int. Ed. 2004. V.43. P.1222.
20.Leigh D.A., Perez E.M. // Chem. Comm. 2004. P.2262.
77
21.Ashton P.R., Ballardini R., Balzani V., Baxter I., Credi A., Fyfe M.C.T., Gandolfi M.T., Gomez-Lopez M., Martinez-Diaz M.V., Piersanti A., Spencer N., Stoddart J.F., Venturi M., White A.J.P., Williams D.J. Acid-base controllable molecular shuttles // J. Am. Chem. Soc. 1998. V.120. P.11932-11942.
22.Tseng H.R., Vignon S.A., Celestre P.C., Perkins J., Jeppesen J.O., Di Fabio A., Ballardini R., Gandolfi M.T., Venturi M., Balzani V., Stoddart J.F. // Chem. Eur. J. 2004. V.10. P.155.
23.Altieri A., Gatti F.G., Kay E.R., Leigh D.A., Martel D., Paolucci F., Slawin A.M.Z., Wong J.K.Y. // J. Am. Chem. Soc. 2003. V.125. P.8644.
24.Willner I., Pardo-Yssar V., Katz E., Ranjit K.T. // J. Electroanal. Chem. 2001. V.497. P.172.
25.Wang Q.C., Qu D.H., Ren J., Chen K.C., Tian H. // Angew. Chem. Int. Ed. 2004. V.43. P.2661.
26.Abraham W., Grubert L., Grummt U.W., Buck K. // Chem. Eur. J. 2004. V.10. P.3562.
27.Bedard T.C., Moore J.S. Design and synthesis of a ―molecular turnstile‖ // J. Am. Chem. Soc. 1995. V.117. P.10662-10671.
28.Kelly T.R., Tellitu I., Sestelo J.P. In search of molecular ratchets // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 36, 1866-1868 (1997).
29.Yurke B., Turberfield A.J., Mills A.P., Simmel F.C., Neumann J.L. A DNAfuelled molecular machine made of DNA // Nature. 2001. V.415. P.62–65.
30.Simmel F.C., Yurke B. A DNAbased molecular device switchable between three distinct mechanical states // Appl. Phys. Lett. 2002. V.80. P.883–885.
31.Mitchell J.C., Yurke B. DNA scissors // DNA Computing. Proc. 7th Int. Meet. DNA-Based Computers, ed. S.N.Jonoska, N.Seeman. Univ. So. FL, Tampa. Heidelberg: Springer Verlag, 2002.
32.Badjic J.D., Balzani V., Credi A., Silvi S., Stoddart J.F. // Science. 2004. V.303. P.1845.
33.Persson B., Stenhag K., Nilsson P., Larsson A., Uhlen M., Nygren P. Analysis of oligonucleotide probe affinities using surface plasmon resonance: a means for mutational scanning // Anal. Biochem. 1997. V.246. P.34-44.
78
34.Sauer M., Brecht A., Charisse K., Maier M., Gerster M., Stemmler I., Gauglitz G., Bayer E. Interaction of chemically modified antisense oligonucleotides with sense DNA: a label-free interaction study with reflectometric interference spectroscopy // Anal. Chem. 1999. V.71. P.2850-2857.
35.Peterson A.W., Wolf L.K., Georgiadis R.M. Hybridization of mismatched or partially matched DNA at surfaces // J. Am. Chem. Soc. 2002. V.124. P.14601-14607.
36.Nelson B.P., Grimsrud T.E., Liles M.R., Goodman R.M., Corn R.M. Surface plasmon resonance imaging measurements of DNA and RNA hybridization adsorption onto DNA microarrays // Anal. Chem. 2001. V.73. P.1-7.
37.Watts H.J., Yeung D., Parkes H. Real-time detection and quantification of DNA hybridization by an optical biosensor // Anal. Chem. 1995. V.67. P.4283-4289.
38.Wang J. Electrochemical nucleic acid biosensors // Anal. Chim. Acta. 2002. V.469. P.63-71.
39.Hook F., Ray A., Norden B., Kasemo B. Characterization of PNA and DNA immobilization and subsequent hybridization with DNA using acoustic-shear-wave attenuation measurements // Langmuir. 2001. V.17. P.8305-8312.
40.Yu F., Yao D., Knoll W. Oligonucleotide hybridization studied by a surface plasmon diffraction sensor (SPDS) // Nucleic Acids Res. 2004. V.32. P.75-81.
41.Backmann N., Zahnd C., Huber F., Bietsch A., Pluckthun A., Lang H., Guntherodt H., Hegner M., Gerber C. A label-free immunosensor array using single-chain antibody fragments // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. V.102. P.14587–14592
42.Fritz J., Cooper E.B., Gaudet S., Sorger P.K., Manalis S.R. Electronic detection of DNA by its intrinsic molecular charge // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. V.99. P.14142–14146.
43.Gfeller K.Y., Nugaeva N., Hegner M. Rapid Biosensor for Detection of Antibiotic-Selective Growth of Escherichia coli // Applied and Environmental Microbiology. 2005, V.71. P.2626–2631.
44.Fritz J., Baller M.K., Lang H.P., Rothuizen H., Vettiger P., Meyer E., Guntherodt H.J., Gerber C., Gimzewski J.K. Translating biomolecular recognition into nanomechanics // Science. 2000. V.288. P.316-318.
79
45. Liu W., Montana V., Chapman E.R., Mohideen U., Parpura V. Botulinum toxin type B micromechanosensor // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003. V.100. P.13621– 13625.
46.McKendry R., Zhang J., Arntz Y., Strunz T., Hegner M., Lang H., Baller M.K., Certa U., Meyer E., Guntherodt H., Gerber C. Multiple label-free biodetection and quantitative DNA-binding assays on a nanomechanical cantilever array // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. V.99. P.9783–9788.
47.Lang H.P., Berger R., Andreoli C., Brugger J., Despont M., Vettiger P., Gerber C., Ramseyer J.P., Meyer E., Guntherodt H.-J. Sequential position readout from arrays of micromechanical cantilever sensors // Appl. Phys. Lett. 1998. V.72. P.383–385.
48.Cornell B.A. et al. // Nature. 1997. V.387. P.580.
49.Boon E.M., Ceres D.M., Drummond T.G., Hill M.G., Barton J.K. // Nature Biotechnol. 2000. V.18. P.1096.
50.Gu L.-Q., Cheley S., Bayley H. // Science. 2001. V.291. P.636.
51.Willner I., Katz E. // Angew. Chem. Int. Ed. 2000. V.39. P.1180.
52.Schutz S. et al. // Sens. Actuators B. 2000. V.65. P.291.
53.Gopel W. // Sens. Actuators B. 1998. V.52. P.125.
54.Marvin J.S. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. V.94. P.4366.
55.Marvin J.S., Hellinga H.W. // J. Am. Chem. Soc. 1998. V.120. P.7.
56.Marvin J.S., Hellinga H.W. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2001. V.98. P.4955.
57.Cheng Q., Stevens R.C. // Adv. Mater. 1997. V.9. P.481.
58.Shen Y., Safinya C.R., Liang K.S., Ruppert A.F., Rothschild K.J. // Nature. 1993. V.366. P.48.
59.Tang Y., Dave B.C. // Adv. Mater. 1998. V.10. P.1536.
60.Chemla Y.R. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000. V.97. P.14268.
61.Edlestein R.L. et al. // Biosens. Bioelectron. 2000. V.14. P.805.
62.Balzani V., Credi A., Raymo F.M., Stoddart J.F. // Angew. Chem. Int. Ed. 2000. V.39. P.3348.
63.Feringa B.L., van Delden R.A., Koumura N., Geertsema E.M. // Chem. Rev. 2000. V.100. P.1789.
80